Bottom Ash와 준설 혼합토의 공학적 특성 개선과 전과정 CO2 배출량에 의한 재활용성 평가

Abstract

Bottom ash와 저수지 준설토와 같은 자원의 활용에는 공학적 안정성에 대한 검증이 필요하며 환경에 미칠 수 있는 위험성 분석과 함께 얻을 수 있는 효과에 대한 정확한 분석이 필요하다. 최근 환경에 미치는 영향을 분석하기 위하여 직접적으로 미치는 영향뿐 아니라 제품의 전과정에서 발생할 수 있는 오염 물질을 정량적으로 분석할 수 있는 전과정 평가를 통하여 직간접적 영향에 대한 분석이 실시되고 있다. 본 연구에서는 bottom ash와 저수지 준설토의 공학적 특성 분석을 통하여 저수지 제체 활용 가능성을 분석하고 이를 활용하였을 때 얻을 수 있는 효과를 분석하기 위하여 기반시설에 적합한 전과정 평가를 통해 산정된 이산화탄소 배출량과 골재 소모량의 환경적 영향에 대한 경제적 가치를 반영하여 종합적인 정량적 대체 효과를 분석하고자 하였다. 또한 분석된 결과를 바탕으로 재활용 재료를 기반시설에 활용하는 방안을 모색하고 경제성과 환경성에 대한 평가 방법 및 활용 기준을 제시하고자 하였다. Bottom ash와 준설토의 재료 적합성 평가에는 농림축산식품부와 국토교통부 기준이 이용되었으며 공학적 안정성 평가를 위하여 사면 안전율 분석을 실시하였다. 기존 재료 기준을 기반으로 재료 적합성 판정 결과 준설토와 bottom ash 혼합토는 제체 성토체에 적합하며 준설토는 코아 재료로 활용 가능할 것이라 판단된다. 또한 코아 재료를 준설토를 사용하였을 때 bottom ash는 필터 재료 조건을 만족하였다. Bottom ash와 준설토가 적용된 제체의 사면 안정성 분석 결과 일반적인 사면 기울기에서 안정한 것으로 나타났다. 하지만 대형 제체나 극한 사면 기울기에서는 재료의 토질정수에 대한 고려가 필요할 것이라 판단된다. 농업용 저수지 제체에 적합한 전과정 평가 기법을 개발하기 위하여 제체 전과정 범위를 재료 조달에서부터 유지보수 단계로 한정지었으며 보수공사 공종으로는 제체 덧쌓기, 그라우팅, 사석 재정비 등을 선정하였다. 각각의 생애 분포 함수 분석을 통하여 보수 주기를 결정하였으며 이를 통하여 제체 전과정에서 소모되는 골재 소모량과 이산화탄소 배출량을 분석하였다. 이를 화폐가치로의 전환을 위하여 이산화탄소 배출량의 경우 유럽 탄소 배출 거래소 거래 가격을 이용하였으며 산림 훼손 비용은 국내 산림의 경제적 가치 분석 결과를 활용하였다. 본 연구에서 개발된 방법을 통하여 종합적으로 재활용 재료에 대한 활용 방안을 모색한 결과, 현재 bottom ash와 저수지 준설토 혼합토를 농업용 저수지에 적용하였을 때, 이산화탄소 배출 비용과 산림 훼손 비용 산출을 통한 환경적 비용 측면에서 유효한 것으로 나타났다. 이산화탄소 배출량은 해안에 존재하는 화력발전소에서 대상지로의 운송거리 증가로 인하여 이산화탄소 배출량이 다소 증가하였다. 하지만 거리에 따른 배출량 분석 결과 현장 유용이 가능한 저수지 준설토를 60%이상의 혼합하였을 경우 우리나라 대부분의 지역에서 활용 할 수 있는 것으로 나타났다. 저수지 제체 전과정에서 환경 비용적 측면에서 판단할 때, 다른 보수 공종과 같은 효과를 가져 올 수 있다면 시공에서 소요되는 재료를 재활용 재료로 교체할 수 있는 둑높이기 공사나 덧쌓기 공사의 실시를 통해 더욱 높은 환경적 비용 절감 효과를 가져 올 수 있을 것이라 판단된다. 또한 연비 개선으로 인한 bottom ash 재활용 가능 지역의 확대는 재활용 재료에 대한 더욱 높은 활용도를 가져올 것이라 기대된다. 본 연구에서 제안한 농업 기반시설에 적합한 전과정 이산화탄소 배출량 산정 방법과 환경재에 대한 경제성 평가 방법은 농업용 저수지 제체의 특성을 잘 모사하고 있는 것으로 나타났다. 또한 본 연구에서 제안한 전과정 평가를 통해 향후 추가될 수 있는 다른 환경 영향을 화폐 가치로의 전환을 통해 통합이 용이할 것이라 판단된다.